[发明专利]CO2

说明书

本发明公开了一种CO₂加氢制乙醇的铁基催化剂、制备方法与应用，所述CO₂加氢制乙醇的铁基催化剂的活性位包括Fe₅C₂、Fe₂C和Fe₃C，且所述Fe₅C₂:Fe₂C:Fe₃C质量比为20‑36:7‑12:4‑6。本发明还公开了该催化剂的制备方法和应用。本发明催化剂在CO₂加氢制乙醇过程中，乙醇选择性≥20％，CO选择性≤10％；本发明CO₂加氢制乙醇的铁基催化剂的制备方法制得的催化剂实现了助剂与活性金属铁氧化物的高效协同作用，助剂有效改变了活性金属铁氧化物的还原性能，高效的调控了催化剂的活性金属铁碳化合物的种类和比例，进而提高了催化剂的催化反应性。

技术领域

本发明涉及一种催化剂、制备方法与应用。更具体地，涉及一种CO₂加氢制乙醇的铁基催化剂、制备方法与应用。

背景技术

化石燃料的过度使用导致化石燃料的含量急剧下降，二氧化碳排放量急剧增加，从而导致了一系列问题，然而二氧化碳是一种丰富，无毒的工业废气碳源，由于重大的全球变暖和其他环境问题，催化转化CO₂为各种有价值的燃料和化学原料（例如低碳烯烃，碳酸盐，甲酸和醇类）具有很高的吸引力。在这些基本原料中，乙醇是一种基本的化学产品，是一种重要的溶剂，一种工业构件，以及一种很有前途的可再生燃料。直接将CO₂加氢成乙醇是乙醇生产和储氢的一种特别有吸引力且有希望的途径。但是，目前在技术上仍然存在挑战，例如活化CO₂需要较高的能垒和高CH₄和高副产物CO的选择性。所以，高效合理的CO₂催化转化的催化剂是人们研究的重点。因此，加强催化剂的研究以进一步提高乙醇选择性势在必行。

已经开发出许多基于Fe，Co，Ni和Pt的催化剂，用于由CO₂生成C₂₊产物，其中大部分为C₂₊烃类，因为这些过程大多数都遵循Fischer‒Tropsch机理。关于C₂₊含氧化合物的生产，已开发出Pt/Co₃O₄, Pd‒Cu和Rh‒Fe催化剂用于从CO₂加氢合成乙醇，其中*CH_x和*CO的两种不同C₁中间体的偶联对于形成C₂含氧化合物很重要。尽管已在这些基于Pt，Pd或Rh的催化剂上确定了反应途径，但在探索合理调整这些中间体的原理方面却取得了罕见的成功。另一方面，要求使用非贵金属基催化剂，这将有利于CO₂--乙醇转化的可扩展实现。基于这些知识，进一步探索优化C₁中间体与乙醇生产之间的关系非常重要。目前，铁、钴、镍基催化剂有良好的应用前景，不仅因为其转化率相对较高，并且其活性组分相对较便宜，利于将来实现催化剂的进一步放大和工业化，但是很多经过传统费托合成路线其反应产物极为复杂，在不同的金属活性位点上其产物选择性方面各有特点。以铁作为活性金属时有研究表明，CO₂的水煤气反应的中间体为COOH*物种，COOH*物种脱OH*加氢生成水和生成CO，而*CH_x和*CO的耦合得到更高的附加值的有机含氧化合物。尽管CO作为反应的中间体已被研究人员发现，但是降低CO副产物，经过甲酸盐中间体的生产乙醇的路径也被人们所广泛的研究。因此，现有催化剂CO₂加氢制乙醇的铁基催化剂存在副产物CO的产出较大，对乙醇的选择性还比较低的缺陷。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种CO₂加氢制乙醇的铁基催化剂。该催化剂在CO₂加氢制乙醇过程中，乙醇选择性≥20%，CO选择性≤10%；即该催化剂能够将CO₂高效的催化转化成具有高附加值的产品乙醇，并且有效的降低了副产物CO的产出，从而实现CO₂的高效利用。